(57)【要約】  この発明は、導体線を周方向に連続する複数のティース部に連続して集中巻きして相コイルを構成するとともに、インバータユニットを相コイルに軸方向に相対して近接して配設し、相コイルの結線数を削減するとともに、インバータモジュールとモータとの間の配線長さを短くし、銅損を低減できるインバータ一体型駆動モジュール及びその製造方法を得る。  この発明では、相コイル２５のそれぞれは、周方向に連続する３本のティース部２３に導体線を連続して集中巻きに巻回して構成され、インバータモジュールは、６個のインバータユニットのそれぞれが相コイル２５のそれぞれに軸方向に相対するようにモータに近接して配設されている。
2011093202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ相（但し、Ｍは３以上の整数）の相コイルからなるステータコイルが円環状のステータコアに巻装されてなるステータ、およびＮ極とＳ極とが交互に周方向に配列された磁極を有するロータから構成されるモータと、
それぞれ、正極側入力端子、負極側入力端子、正極側が該正極側入力端子に接続された上アームスイッチング素子、負極側が該負極側入力端子に接続された下アームスイッチング素子、および該上アームスイッチング素子の負極側と下アームスイッチング素子の正極側とに接続された交流出力端子を備えた複数のインバータユニットを有するインバータモジュールと、を備えたインバータ一体型駆動モジュールにおいて、
上記Ｍ相の相コイルのそれぞれは、周方向に連続するＬ本（但し、Ｌは２以上の整数）のティース部に導体線を連続して集中巻きに巻回した集中巻きコイルに構成され、
上記インバータモジュールは、上記複数のインバータユニットのそれぞれが上記Ｍ相の相コイルのそれぞれに軸方向に相対するように上記モータに近接して配設され、
上記モータと上記インバータモジュールとが、上記複数のインバータユニットのそれぞれの上記交流出力端子を、当該インバータユニットと軸方向に相対する上記相コイルの口出し線に結線して、電気的に接続されていることを特徴とするインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項２】
上記インバータモジュールの上記モータと反対側に、該インバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、上記複数のインバータユニットに電力を供給する平行平板電極と、
上記インバータモジュールの入力側に並列に接続された平滑コンデンサと、をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項３】
上記インバータモジュールは、上記モータの軸方向他側に配設され、
上記ステータコイルは、上記Ｍ相の相コイルの一端を上記ステータの軸方向一側に延出させて互いに結線して星型結線コイルに構成され、該Ｍ相の相コイルの他端を上記ステータの軸方向他側に延出させて上記口出し線を構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項４】
上記ステータコイルは、上記相コイルの一端を他の上記相コイルの他端に結線して、上記Ｍ相の相コイルを環状に連結した環状結線コイルに構成され、上記相コイルの一端と他の上記相コイルの他端との結線部が上記口出し線を構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項５】
上記モータは、１２Ｎスロット、（１２ア２）Ｎ極（但し、Ｎは１以上の整数）のインナーロータ型の３相モータであり、
上記Ｍ相の相コイルは、それぞれ導体線を周方向に連続する２本のティース部に連続して集中巻きに巻回して作製された６Ｎ本の集中巻きコイルにより構成され、
上記スタータコイルは、同一相のＮ本の上記集中巻きコイルを並列に接続する３組の第１相コイル群を交流結線して作製された第１の３相交流巻線と、同一相のＮ本の上記集中巻きコイルを並列に接続する３組の第２相コイル群を交流結線して作製された第２の３相交流巻線と、により構成され、
上記インバータモジュールは、３Ｎ個の上記インバータユニットを有し、該インバータユニットを上記３組の第１相コイル群を構成する上記集中巻きコイルのそれぞれに軸方向に相対するように、上記モータの軸方向他側に配設され、該インバータユニットの上記交流出力端子を軸方向に相対する上記集中巻きコイルに結線されている第１のインバータモジュールと、３Ｎ個の上記インバータユニットを有し、該インバータユニットを上記３組の第２相コイル群を構成する上記集中巻きコイルのそれぞれに軸方向に相対するように、上記モータの軸方向他側に配設され、該インバータユニットの上記交流出力端子を軸方向に相対する上記集中巻きコイルに結線されている第２のインバータモジュールと、により構成され、
上記平行平板電極は、上記第１のインバータモジュールの上記モータと反対側に、該第１のインバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、該第１のインバータモジュールの上記３Ｎ個のインバータユニットに電力を供給する第１の平行平板電極と、上記第２のインバータモジュールの上記モータと反対側に、該第２のインバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、該第２のインバータモジュールの上記３Ｎ個のインバータユニットに電力を供給する第２の平行平板電極と、により構成され、
上記平滑コンデンサが、上記第１のインバータモジュールの入力側に並列に接続された第１の平滑コンデンサと、上記第２のインバータモジュールの入力側に並列に接続された第２の平滑コンデンサと、を備えていることを特徴とする請求項２記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項６】
上記モータは、１８Ｎスロット、（１８ア２）Ｎ極（但し、Ｎは１以上の整数）のインナーロータ型の３相モータであり、
上記Ｍ相の相コイルは、それぞれ導体線を周方向に連続する３本のティース部に連続して集中巻きに巻回して作製された６Ｎ本の集中巻きコイルにより構成され、
上記スタータコイルは、同一相のＮ本の上記集中巻きコイルを並列に接続する３組の第１相コイル群を交流結線して作製された第１の３相交流巻線と、同一相のＮ本の上記集中巻きコイルを並列に接続する３組の第２相コイル群を交流結線して作製された第２の３相交流巻線と、により構成され、
上記インバータモジュールは、３Ｎ個の上記インバータユニットを有し、該インバータユニットを上記３組の第１相コイル群を構成する上記集中巻きコイルのそれぞれに軸方向に相対するように、上記モータの軸方向他側に配設され、該インバータユニットの上記交流出力端子を軸方向に相対する上記集中巻きコイルに結線されている第１のインバータモジュールと、３Ｎ個の上記インバータユニットを有し、該インバータユニットを上記３組の第２相コイル群を構成する上記集中巻きコイルのそれぞれに軸方向に相対するように、上記モータの軸方向他側に配設され、該インバータユニットの上記交流出力端子を軸方向に相対する上記集中巻きコイルに結線されている第２のインバータモジュールと、により構成され、
上記平行平板電極は、上記第１のインバータモジュールの上記モータと反対側に、該第１のインバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、該第１のインバータモジュールの上記３Ｎ個のインバータユニットに電力を供給する第１の平行平板電極と、上記第２のインバータモジュールの上記モータと反対側に、該第２のインバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、該第２のインバータモジュールの上記３Ｎ個のインバータユニットに電力を供給する第２の平行平板電極と、により構成され
上記平滑コンデンサが、上記第１のインバータモジュールの入力側に並列に接続された第１の平滑コンデンサと、上記第２のインバータモジュールの入力側に並列に接続された第２の平滑コンデンサと、を備えていることを特徴とする請求項２記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項７】
上記第１のインバータモジュールは、３Ｎ個の上記インバータユニットが同一円周上に等角ピッチで配列され、上記第２のインバータモジュールは、３Ｎ個の上記インバータユニットが、上記第１のインバータモジュールの上記インバータユニットに対して、それぞれ周方向に（６０／Ｎ）度シフトして、同一円周上に等角ピッチで配列されていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項８】
上記モータは、１２Ｎスロット、（１２ア２）Ｎ極（但し、Ｎは１以上の整数）の３相モータであり、
上記Ｍ相の相コイルは、それぞれ導体線を周方向に連続する２本のティース部に連続して集中巻きに巻回して作製された６Ｎ本の集中巻きコイルにより構成され、
上記スタータコイルは、（６ア１）極６スロット単位で、上記集中巻きコイルを交流結線して作製された複数の３相交流巻線から構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項９】
上記モータは、１８Ｎスロット、（１８ア２）Ｎ極（但し、Ｎは１以上の整数）の３相モータであり、
上記Ｍ相の相コイルは、それぞれ導体線を周方向に連続する３本のティース部に連続して集中巻きに巻回して作製された６Ｎ本の集中巻きコイルにより構成され、
上記スタータコイルは、（９ア１）極９スロット単位で、上記集中巻きコイルを交流結線して作製された複数の３相交流巻線から構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のインバータ一体型駆動モジュールの製造方法であって、
Ｍ×Ｌ個のスロットを有する分割ステータコアを作製し、上記Ｍ相の相コイルを上記分割ステータコアに巻装し、その後、上記分割ステータコアを連結して一体化する上記ステータの作製工程を有することを特徴とするインバータ一体型駆動モジュールの製造方法。
【請求項１１】
上記ステータの作製工程は、上記分割ステータコアを連結して一体化する工程に先立って、上記分割ステータコア毎に、結線板を用いて上記分割ステータコアに巻装された上記Ｍ相の相コイルの中性点引出線を結線する工程を有することを特徴とする請求項１０記載のインバータ一体型駆動モジュールの製造方法。
【請求項１２】
上記分割ステータコアは、上記ステータコアを周方向に｛ステータコアのスロット総数／（Ｍ×Ｌ）｝等分割した円弧形形状に作製されていることを特徴とする請求項１１記載のインバータ一体型駆動モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータを内蔵した駆動モジュールおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワーモジュール一体型モータでは、パワーモジュールが、パワー端子と制御端子とを外部に延出するように、固定子を軸方向に削って形成されたパワーモジュール取付部に挿入、固定され、パワー端子がモータ巻線に結線され、制御端子が外部の制御回路に結線され、外部の制御回路から信号を送ることで、パワーモジュールのスイッチングを介して回転子鉄心が回転するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３６４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のパワーモジュール一体型モータでは、モータ巻線の各口出し線は、固定子の端面に沿って引き回されて、固定子の外径側を軸方向に削って形成されたパワーモジュール取付部に挿入、固定されているパワーモジュールのパワー端子に接続されるので、パワーモジュールとモータとの間の配線長さが長くなり、当該配線による銅損が大きくなるという不具合があった。【０００５】
また、従来のパワーモジュール一体型モータでは、モータ巻線はティース部のそれぞれに集中巻きに巻回された１２本の相コイルを備えている、そして、１２本の相コイルの配列については何ら記載されていないが、１２本の相コイルは、一般的に、Ｕ相、Ｖ相，Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相・・・Ｖ相、Ｗ相の順に並んで配列されている。
ここで、モータ巻線が２つの３相交流巻線で構成されているとすると、各３相交流巻線を構成するＵ相コイルは２本のＵ相の相コイルを直列に接続して構成され、Ｖ相コイルは２本のＶ相の相コイルを直列に接続して構成され、Ｗ相コイルは２本のＷ相の相コイルを直列に接続して構成される。このように、相コイルの結線数が極めて多くなるので、煩雑な結線作業が増大し、高コスト化をもたらすという不具合もあった。【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、導体線を周方向に連続する複数のティース部に連続して集中巻きして相コイルを構成するとともに、インバータユニットを相コイルに軸方向に相対して近接して配設し、相コイルの結線数を削減するとともに、インバータモジュールとモータとの間の配線長さを短くし、銅損を低減できるインバータ一体型駆動モジュールおよびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるインバータ一体型駆動モジュールは、Ｍ相（但し、Ｍは３以上の整数）の相コイルからなるステータコイルが円環状のステータコアに巻装されてなるステータ、およびＮ極とＳ極とが交互に周方向に配列された磁極を有するロータから構成されるモータと、それぞれ、正極側入力端子、負極側入力端子、正極側が該正極側入力端子に接続された上アームスイッチング素子、負極側が該負極側入力端子に接続された下アームスイッチング素子、および該上アームスイッチング素子の負極側と下アームスイッチング素子の正極側とに接続された交流出力端子を備えた複数のインバータユニットを有するインバータモジュールと、を備えている。そして、上記Ｍ相の相コイルのそれぞれは、周方向に連続するＬ本（但し、Ｌは２以上の整数）のティース部に導体線を連続して集中巻きに巻回した集中巻きコイルに構成され、上記インバータモジュールは、上記複数のインバータユニットのそれぞれが上記Ｍ相の相コイルのそれぞれに軸方向に相対するように上記モータに近接して配設され、上記モータと上記インバータモジュールとが、上記複数のインバータユニットのそれぞれの上記交流出力端子を、当該インバータユニットと軸方向に相対する上記相コイルの口出し線に結線して、電気的に接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、Ｍ相の相コイルのそれぞれが、周方向に連続するＬ本（但し、Ｌは２以上の整数）のティース部に導体線を連続して集中巻きに巻回した集中巻きコイルに構成されているので、相コイルの結線数が削減され、煩雑な相コイルの結線作業が減少し、低コスト化が図られる。
また、インバータモジュールが、複数のインバータユニットのそれぞれをＭ相の相コイルのそれぞれに軸方向に相対するようにモータに近接して配設されているので、インバータモジュールとモータとの間の配線長さが短くなり、銅損を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるモータの構成を説明する模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される２in１インバータユニットの構成を説明する模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールの回路図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るインバータ一体型駆動モジュールの回路図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるステータコイルの結線方法を説明する模式図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールの構成を説明する模式図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるモータの構成を説明する模式図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるインバータモジュールにおけるインバータユニットの配置を説明する模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールの回路図である。
【図１１】この発明のインバータ一体型駆動モジュールに適用される２４スロット・２０極の３相モータのステータの製造方法を説明する斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるモータの構成を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明によるインバータ一体型駆動モジュールの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す分解斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるモータの構成を説明する模式図、図３はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される２in１インバータユニットの構成を説明する模式図、図４はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールの回路図である。
【００１２】
図１において、インバータ一体型駆動モジュール１は、外部の直流電源に接続されてＤＣ供給ラインを構成する正極給電板２および負極給電板３と、正極給電板２と負極給電板３とに供給された直流電力を交流電力に変換するインバータモジュール４と、インバータモジュール４で変換された交流電力が供給されて回転駆動するモータ１４と、を備えている。
【００１３】
正極給電板２と負極給電板３とは、それぞれ円形リング状の平板に作製され、所定の隙間を持って平行に、かつ同軸に配設されて平行平板電極を構成する。
【００１４】
インバータモジュール４は、６個の２in１インバータユニット５が回路基板６の一面上の同心円上に等角ピッチで実装されて構成されている。２in１インバータユニット５は、図３に示されるように、上アームスイッチング素子７、下アームスイッチング素子８、正極入力端子１０、負極入力端子１１、および交流出力端子１２を備えている。そして、上アームスイッチング素子７と下アームスイッチング素子８とが絶縁性樹脂により樹脂封止され、正極入力端子１０がその一端を上アームスイッチング素子７の正極側に接続されて樹脂封止部から延出され、負極入力端子１１がその一端を下アームスイッチング素子８の負極側に接続されて樹脂封止部から延出され、交流出力端子１２がその一端を上アームスイッチング素子７の負極側と下アームスイッチング素子８の正極側とに接続されて樹脂封止部から延出されている。上アームスイッチング素子７および下アームスイッチング素子８には、例えばＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子が用いられる。なお、図示していないが、ヒートシンクが回路基板６の他面に配設され、上アームスイッチング素子７および下アームスイッチング素子８での発熱を効果的に放熱できるようになっている。
【００１５】
モータ１４は、例えば、鉄などの磁性材料をプレス加工して作製され、円筒状のロータヨーク部１７、およびロータヨーク部１７の軸方向一端から内方に延在する底面部１８を有し、ロータヨーク部１７の軸心位置で底面部１８をシャフト１５に固着されたロータ１６と、ロータヨーク部１７の内周面に固着された永久磁石１９と、円筒状に作製されたステータヨーク部２２、およびそれぞれステータヨーク部２２の外周面から径方向外方に突設され、周方向に等角ピッチで配列されたティース部２３を有する円環状のステータコア２１、およびティース部２３に巻回されたステータコイル２４を有するステータ２０と、を備えている。
【００１６】
ロータ１６は、例えば鉄などの磁性材料をプレス成形して作製されるが、底面部１８は必ずしも磁性体である必要はない。即ち、ロータ１６は、少なくともロータヨーク部１７が磁性材料で作製されていればよい。このように作製されたロータ１６は、シャフト１５をハウジング(図示せず)に軸支されて回転自在に構成される。
永久磁石１９は、例えば焼結希土類磁石である。そして、１６個の永久磁石１９が、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように周方向に等角ピッチに配列されてロータヨーク部１７の内周面に固着されている。
【００１７】
ステータコア２１は、例えば磁性鋼板を積層して作製され、１８本のティース部２３がステータヨーク部２２の外周面に突設されている。そして、ステータコイル２４は、６本の相コイル２５から構成されている。各相コイル２５は、１本の導体線を１つのティース部２３に所定回巻回し、ついで周方向に隣接する次のティース部２３に所定回巻回し、さらに周方向に隣接する次のティース部２３に所定回巻回して構成される。つまり、各相コイル２５は、１本の導体線を周方向に隣接する３本のティース部２３に、連続して巻回して構成される集中巻きコイルである。そこで、６本の相コイル２５が、図２に示されるように、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の順に周方向に並んで、ステータコア２１に巻装される。なお、図２において、Ｕ＋（Ｖ＋，Ｗ＋）とＵ−（Ｖ−，Ｗ−）とは、Ｕ相（Ｖ相、Ｗ相）を構成する導体線のティース部２３に対する巻き方向が逆方向であることを示している。
【００１８】
そして、図４に示されるように、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の３本の相コイル２５の巻き終わり端部同士を結線（Ｙ結線）して、星形結線コイルに構成された第１の３相交流巻線２４Ａが作製され、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の３本の相コイル２５の巻き終わり端部同士を結線（Ｙ結線）して、星形結線コイルに構成された第２の３相交流巻線２４Ｂが作製される。
【００１９】
モータ１４は、このように作製されたステータ２０が、図２に示されるように、ハウジング（図示せず）に固着されて、ロータ１６の内周側に、かつシャフト１５と同軸に配設されて、極数１６、スロット数１８のアウターロータ型の３相モータに構成されている。
【００２０】
インバータモジュール４は、ステータ２０と略等しい外径に作製され、２in１インバータユニット５の径方向位置をステータ２０における相コイル２５の径方向位置と略等しくなるように構成されている。そして、インバータモジュール４は、ハウジング（図示せず）に固着されて、２in１インバータユニット５のそれぞれを６本の相コイル２５のそれぞれに軸方向に相対させ、ステータ２０に近接させ、かつシャフト１５と同軸に、ステータ２０の軸方向他端側に配設されている。さらに、正極給電板２と負極給電板３とが、インバータモジュール４に近接して、シャフト１５と同軸に、インバータモジュール４の軸方向他端側に配設されている。
【００２１】
このように構成されたインバータ一体型駆動モジュール１は、図４に示されるように、正極給電板２と負極給電板３とが配線３１を介して外部の電源３０に接続され、６個の２in１インバータユニット５の正極入力端子１０が正極給電板２に接続され、負極入力端子１１が負極給電板３に接続される。また、６個の２in１インバータユニット５の交流出力端子１２のそれぞれが、６本の相コイル２５の巻き始め端部のそれぞれに接続される。さらに、平滑コンデンサ３２がインバータモジュール４の入力側に並列に接続され、リップル電流を吸収して入力電圧を安定化させる。なお、配線３１は低インダクタンスとなるように撚り線で構成することが好ましい。
【００２２】
このように構成されたインバータ一体型駆動モジュール１は、６個のインバータユニット５の上アームスイッチング素子７および下アームスイッチング素子８のＯＮ／ＯＦＦが制御装置３３により制御され、電源３０から供給された直流電力が交流電力に変換され、ステータコイル２４に供給される。これにより、ステータ２０に回転磁界が発生される。このステータ２０の回転磁界と永久磁石１９による磁界との相互作用により回転力が発生し、ロータ１６が回転駆動される。
【００２３】
このインバータ一体型駆動モジュール１は、供給電源が直流であるので、電鉄のような複数のモータを使う場合にも使用可能である。
【００２４】
この実施の形態１によれば、インバータモジュール４が、２in１インバータユニット５のそれぞれを相コイル２５のそれぞれに軸方向に相対させ、ステータ２０に近接させ、かつシャフト１５と同軸に配設されているので、２in１インバータユニット５とステータコイル２４とを結線する配線長さを短くできる。そこで、２in１インバータユニット５とステータコイル２４とを結線する配線による銅損を低減することができる。さらに、２in１インバータユニット５とステータコイル２４とを結線する配線のインピーダンスが小さくなるため、平滑コンデンサ３２の容量を小さくでき、インバータ一体型駆動モジュール１の小型化を図ることができる。
【００２５】
また、２in１インバータユニット５が同心円上に等角ピッチで配列されているので、発熱部品が周方向に分散され、発熱密度が小さくなる。そこで、２in１インバータユニット５を効率的に冷却でき、過度の温度上昇を抑えることができる。
また、第１および第２の３相交流巻線２４Ａ，２４Ｂが３相の相コイル２５をＹ結線して構成されているので、循環電流が相コイル２５に流れない。そこで、循環電流による銅損が低減され、高効率化が図られる。
【００２６】
また、正極給電板２と負極給電板３とが平行平板電極を構成しているので、正極給電板２と負極給電板３とがコンデンサとして作用する。さらに、正極給電板２と負極給電板３とがインバータモジュール４に軸方向に近接して配置されているので、低インダクタンス化が図られる。これらにより、システム全体として見た場合、インダクタンスが低下するので、平滑コンデンサ３２を小型化でき、システム全体の小型化が実現される。
【００２７】
また、インダクタンスが低いので、Ｓｉ素子の半導体スイッチング素子に代えて、高周波駆動が可能なＳｉＣ素子の半導体スイッチング素子を上アームスイッチング素子７および下アームスイッチング素子８に用いることができる。ＳｉＣ素子は低インダクタンスであるので、サージ電圧を抑制できる。この場合、高周波駆動のため、平滑コンデンサ３２の容量が少なくて済むので、平滑コンデンサ３２を小型化でき、システム全体のさらなる小型化が実現される。
【００２８】
ここで、例えば、ティース部２３のそれぞれに１本の導体線を集中巻きし、周方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相・・・の順に１２本の相コイルをステータコア２１に巻装した比較例では、１番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き終わり端部と４番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き始め端部とを結線し、４番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き終わり端部と７番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き始め端部とを結線してＵ相コイルを作製し、２番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き終わり端部と５番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き始め端部とを結線し、５番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き終わり端部と８番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き始め端部とを結線してＶ相コイルを作製し、３番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き終わり端部と６番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き始め端部とを結線し、６番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き終わり端部と９番のティース部２３に巻回された相コイルの巻き始め端部とを結線してＷ相コイルを作製する。そして、このように作製されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの巻き終わり端部を結線し、第１の３相交流巻線を作製することになる。このように、比較例では、実施の形態１と同等の第１の３相交流巻線を構成するのに、７箇所の結線箇所が必要となる。
【００２９】
一方、実施の形態１では、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルのそれぞれが１本の導体線を周方向に隣り合う３本のティース部２３に連続して巻回して構成されているので、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの巻き終わり端部を結線するだけで第１の３相交流巻線２４Ａを作製できる。このように、第１の３相交流巻線２４Ａを構成する際の結線箇所は１箇所となり、結線箇所が大幅に削減できる。相コイル同士の結線は、導体線をステータコア２１の端面上を引き回しての煩雑な作業となるので、結線箇所の大幅な削減は、煩雑な結線作業を削減でき、低コスト化を図ることができる。なお、第２の３相交流巻線２４Ｂについても、同様に、結線箇所の大幅な削減ができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態１では、各相コイルが１本の導体線を周方向に隣り合う３本のティース部に連続して集中巻きに巻回して構成されているものとしているが、結線数の削減効果の観点からは、各相コイルが１本の導体線を周方向に隣り合う２本以上のティース部に連続して集中巻きに巻回して構成されていればよい。
【００３１】
また、上記実施の形態１では、ステータコイルが２組の３相交流巻線により構成されているものとしているが、ステータコイルは１組の３相交流巻線に構成されてもよい。この場合、１本の導体線を周方向に隣り合う３本のティース部に連続して集中巻きに巻回して構成された同相の相コイルを直列に結線して、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相コイルを構成してもよいし、１本の導体線を周方向に連続する６本のティース部に連続して集中巻きに巻回してＵ相、Ｖ相およびＷ相の相コイルを構成してもよい。そして、インバータモジュールは、３個のインバータユニットを、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の相コイルに相対するように、基板表面の同一円周上に配置して構成される。
【００３２】
また、上記実施の形態１では、３相モータについて説明しているが、モータは３相以上の多相モータであればよいが、特に、Ｋ相（但し、Ｋは３以上の素数）モータであれば、同様の効果が得られる。
【００３３】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係るインバータ一体型駆動モジュールの回路図である。
【００３４】
図５において、ステータコイル２６がそれぞれΔ結線された第１の３相交流巻線２６Ａと第２の３相交流巻線２６Ｂとにより構成されている。つまり、第１の３相交流巻線２６Ａは、Ｕ１相の相コイル２５の巻き終わり端部をＶ１相の相コイル２５の巻き初め端部に結線し、Ｖ１相の相コイル２５の巻き終わり端部をＷ１相の相コイル２５の巻き初め端部に結線し、Ｗ１相の相コイル２５の巻き終わり端部をＵ１相の巻き初め端部に結線して、環状結線コイルに構成されている。同様に、第２の３相交流巻線２６Ｂは、Ｕ２相の相コイル２５の巻き終わり端部をＶ２相の相コイル２５の巻き初め端部に結線し、Ｖ２相の相コイル２５の巻き終わり端部をＷ２相の相コイル２５の巻き初め端部に結線し、Ｗ２相の相コイル２５の巻き終わり端部をＵ２相の巻き初め端部に結線して、環状結線コイルに構成されている。
なお、この実施の形態２は、モータ１４に代えて、ステータコイル２６が巻装されたモータ１４Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３５】
このように構成されたインバータ一体型駆動モジュール１Ａでは、ステータコイル２６を構成する第１および第２の３相交流巻線２６Ａ，２６Ｂが環状結線コイルに構成されているので、Ｙ結線で必要とされる中性点の結線が不要となり、結線箇所をさらに削減できる。
【００３６】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるステータコイルの結線方法を説明する模式図である。なお、図６では、説明を簡便にするために、ロータが省略されている。
【００３７】
図６において、第１の３相交流巻線を構成するＵ１相、Ｖ１相およびＷ１相の相コイル２５の巻き終わり側により構成される中性点引出線２７がステータ２０の軸方向一端側に引き出され、さらに、第２の３相交流巻線を構成するＵ２相、Ｖ２相およびＷ２相の相コイル２５の巻き終わり側により構成される中性点引出線２７がステータコア２１の軸方向一端側に引き出され、ステータ２０の軸方向一端側に配設された導電材料からなる環状の連結体２９に半田などにより接合されている。また、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相、およびＷ２相の相コイル２５の巻き初め側により構成される口出し線２８がステータ２０の軸方向他端側に引き出され、それぞれインバータユニット５の交流出力端子１２に半田などにより接合されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３８】
この実施の形態３によれば、相コイル２５の中性点引出線２７がステータ２０の軸方向一端側で結線されている。そこで、ステータ２０の軸方向他端側で、相コイル２５の口出し線２８と交流出力端子１２との結線部が周方向に分散されるので、口出し線２８の配線長さを短くでき、低インダクタンス化が図られる。これにより、平滑コンデンサ３２の容量をさらに小さくでき、小型化できる。さらに、インバータモジュール４とモータ１４との接続／切り離しが容易となるので、故障時に、インバータモジュール４やモータ１４を簡易に交換することができる。
【００３９】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールの構成を説明する模式図、図８はこの発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるモータの構成を説明する模式図、図９はこの発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるインバータモジュールにおけるインバータユニットの配置を説明する模式図、図１０はこの発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールの回路図である。
【００４０】
図７において、インバータ一体型駆動モジュール１Ｂは、モータ４０と、モータ４０の軸方向の両側に配設される第１および第２のインバータモジュール５０Ａ，５０Ｂと、外部の電源３０ａに接続されてＤＣ供給ラインを構成する第１正極給電板２ａおよび負極給電板３ａからなる第１の平行平板電極と、外部の電源３０ｂに接続されてＤＣ供給ラインを構成する第２正極給電板２ｂおよび負極給電板３ｂからなる第２の平行平板電極と、を備えている。
【００４１】
モータ４０は、図８に示されるように、例えば、鉄などの磁性鋼板を積層して円柱状に作製され、その軸心位置に挿通されたシャフト１５に固着されたロータ４１と、ロータ４１の外周面に固着された永久磁石１９と、円筒状に作製されたステータヨーク部４４、およびそれぞれステータヨーク部４４の内周面から径方向内方に突設され、周方向に等角ピッチで配列されたティース部４５を有する円環状のステータコア４３、およびティース部４５に巻回されたステータコイル４６を有するステータ４２と、を備えている。
【００４２】
１０個の永久磁石１９が、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように周方向に等角ピッチに配列されてロータ４１の外周面に固着されている。
【００４３】
ステータコア４３は、例えば磁性鋼板を積層して作製され、１２本のティース部４５がステータヨーク部４４の内周面に突設されている。そして、ステータコイル４６は、６本の相コイル４７から構成されている。各相コイル４７は、１本の導体線を１つのティース部４５に所定回巻回し、ついで周方向に隣接する次のティース部４５に逆向きに所定回巻回して構成される。つまり、各相コイル４７は、１本の導体線を周方向に隣接する２本のティース部４５に、連続して巻回して構成される集中巻きコイルである。そこで、６本の相コイル４７が、図８に示されるように、Ｕ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順に周方向に並んで、ステータコア４３に巻装される。
【００４４】
そして、図１０に示されるように、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の３本の相コイル４７の巻き終わり端部同士を結線して、星形結線コイルに構成された第１の３相交流巻線４６Ａが作製され、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の３本の相コイル４７の巻き終わり端部同士を結線して、星形結線コイルに構成された第２の３相交流巻線４６Ｂが作製される。なお、相コイル４７の巻き終わり側が中性点引出線となり、巻き始め側が口出し線となる。
【００４５】
モータ４０は、ロータ４１がシャフト１５をハウジング(図示せず)に軸支されて回転自在に配設され、ステータ４２が、ハウジングに固着されて、ロータ４１を囲繞するように、かつシャフト１５と同軸に配設されて、１０極、１２スロットのインナーロータ型の３相モータに構成されている。
【００４６】
第１のインバータモジュール５０Ａは、３個の２in１インバータユニット５が回路基板６の一面上の同心円上に等角ピッチで実装されて構成されている。そして、第１のインバータモジュール５０Ａは、ステータ４２と略等しい外径に作製され、２in１インバータユニット５の径方向位置をステータ４２における相コイル４７の径方向位置と略等しくなるように構成されている。そして、第１のインバータモジュール５０Ａは、ハウジング（図示せず）に固着されて、２in１インバータユニット５のそれぞれをＵ１相、Ｖ１相およびＷ１相の相コイル４７のそれぞれに軸方向に相対させ、ステータ４２に近接させ、かつシャフト１５と同軸に、ステータ４２の軸方向他端側に配設されている。さらに、第１正極給電板２ａと第１負極給電板３ａとが、第１のインバータモジュール５０Ａに近接して、シャフト１５と同軸に、第１のインバータモジュール５０Ａの軸方向他端側に配設されている。
【００４７】
第２のインバータモジュール５０Ｂは、３個の２in１インバータユニット５が回路基板６の一面上の同心円上に等角ピッチで実装されて構成されている。そして、第２のインバータモジュール５０Ｂは、ステータ４２と略等しい外径に作製され、２in１インバータユニット５の径方向位置をステータ４２における相コイル４７の径方向位置と略等しくなるように構成されている。そして、第２のインバータモジュール５０Ｂは、ハウジング（図示せず）に固着されて、２in１インバータユニット５のそれぞれをＵ２相、Ｖ２相およびＷ２相の相コイル４７のそれぞれに軸方向に相対させ、ステータ４２に近接させ、かつシャフト１５と同軸に、ステータ４２の軸方向一端側に配設されている。さらに、第２正極給電板２ｂと第２負極給電板３ｂとが、第２のインバータモジュール５０Ｂに近接して、シャフト１５と同軸に、第２のインバータモジュール５０Ｂの軸方向一端側に配設されている。
【００４８】
第１のインバータモジュール５０Ａと第２のインバータモジュール５０Ｂとにおける２in１インバータユニット５は、図９に示されるように、互いに６０度ずれて周方向に等角ピッチに配列されている。
【００４９】
このように構成されたインバータ一体型駆動モジュール１Ｂは、図１０に示されるように、第１正極給電板２ａと第１負極給電板３ａとが配線３１ａを介して外部の電源３０ａに接続され、３個の２in１インバータユニット５の正極入力端子１０が第１正極給電板２ａに接続され、負極入力端子１１が第１負極給電板３ａに接続される。また、３個の２in１インバータユニット５の交流出力端子１２のそれぞれが、３本の相コイル４７の巻き始め端部のそれぞれに接続される。さらに、第１の平滑コンデンサ３２ａが第１のインバータモジュール５０Ａの入力側に並列に接続されている。
【００５０】
さらに、第２正極給電板２ｂと第２負極給電板３ｂとが配線３１ｂを介して外部の電源３０ｂに接続され、３個の２in１インバータユニット５の正極入力端子１０が第２正極給電板２ｂに接続され、負極入力端子１１が第２負極給電板３ｂに接続される。また、３個の２in１インバータユニット５の交流出力端子１２のそれぞれが、３本の相コイル４７の巻き始め端部のそれぞれに接続される。さらに、第２の平滑コンデンサ３２ｂが第２のインバータモジュール５０Ｂの入力側に並列に接続されている。
【００５１】
このように構成されたインバータ一体型駆動モジュール１Ｂは、第１および第２のインバータモジュール５０Ａ，５０Ｂを構成する６個のインバータユニット５の上アームスイッチング素子７および下アームスイッチング素子８のＯＮ／ＯＦＦが制御装置３３により制御され、電源３０ａ，３０ｂから供給された直流電力が交流電力に変換され、ステータコイル４６に供給される。これにより、ステータ４２に回転磁界が発生される。このステータ４２の回転磁界と永久磁石１９による磁界との相互作用により回転力が発生し、ロータ４１が回転駆動される。
【００５２】
この実施の形態４によれば、２in１インバータユニット５のそれぞれを相コイル４７のそれぞれに軸方向に相対させて、第１および第２のインバータモジュール５０Ａ，５０Ｂをモータ４０の軸方向両端に近接して配置し、ステータコイル４６を構成する２つの３相交流巻線のそれぞれに電力を供給するようにしているので、２in１インバータユニット５とステータコイル４６とを結線する配線長さを短くできる。そこで、２in１インバータユニット５とステータコイル４６とを結線する配線による銅損を低減することができる。
【００５３】
また、第１および第２のインバータモジュール５０Ａ，５０Ｂは、それぞれ３個の２in１インバータユニット５が同心円上に等角ピッチで配列されているので、上記実施の形態１に比べて、発熱部が周方向にさらに分散され、発熱密度が一層小さくなる。そこで、２in１インバータユニット５での発熱が効率的に放熱され、過度の温度上昇が抑制される。
【００５４】
また、第１正極給電板２ａと第１負極給電板３ａとからなる第１の平行平板電極が第１のインバータモジュール５０Ａに近接して配設され、第２正極給電板２ｂと第２負極給電板３ｂとからなる第２の平行平板電極が第２のインバータモジュール５０Ｂに近接して配設されているので、第１および第２の平行平板電極と第１および第２のインバータモジュール５０Ａ，５０Ｂとの間の配線長が短くなる。そこで、第１および第２のインバータモジュール５０Ａ，５０Ｂとモータ４０との間のインダクタンスが小さくなり、高周波駆動時でも、電流の位相が遅れることなくモータ４０に通電できる。
【００５５】
なお、上記実施の形態４では、２つの電源から第１および第２のインバータモジュールのそれぞれに独立して電力を供給するものとしているが、１つの電源から第１および第２のインバータモジュールのそれぞれに電力を供給してもよい。
また、上記実施の形態４では、ステータコイルの２つの３相交流巻線がそれぞれ３つの相コイルをＹ結線（交流結線）してなる星形結線コイルに構成されているものとしているが、ステータコイルの２つの３相交流巻線はそれぞれ３つの相コイルをΔ結線（交流結線）してなる環状結線コイルに構成されてもよい。この場合、中性点結線がないので、第１および第２のインバータモジュールとモータとの接続／切り離しが容易となる。そこで、第１および第２のインバータモジュールやモータが故障した場合、第１および第２のインバータモジュールやモータを簡易に交換できる。
【００５６】
また、上記実施の形態４では、１０極１２スロットのインナーロータ型の３相モータを用いるものとしているが、モータは１０極１２スロットのインナーロータ型の３相モータに限定されるものではなく、極数が１０Ｎ、スロット数が１２Ｎ、又は極数が１４Ｎ、スロット数が１２Ｎ（但し、Ｎは正の整数）のインナーロータ型の３相モータであればよい。
【００５７】
ここで、１２Ｎスロット、（１２ア２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータの軸方向両側に配設される第１および第２のインバータモジュールにおけるインバータユニットの配置について説明する。
【００５８】
導体線を連続する２本のティース部に連続して集中巻きに巻回して相コイルを構成する。これにより、相コイルはＵ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順をＮ回繰り返して周方向に配列される。そして、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の３Ｎ本の相コイルにより第１の３相交流巻線を構成し、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の３Ｎ本の相コイルにより第２の３相交流巻線を構成する。
【００５９】
ここで、同相のＮ本の相コイルを直列に接続した場合には、上記実施の形態４と同様に、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、３個の２in１インバータユニットが１２０度のピッチで周方向に配列される。そして、第１のインバータモジュールと第２のインバータモジュールとにおける２in１インバータユニットは、互いに６０度ずれている。この場合、２in１インバータユニットの個数は６個であり、第１および第２の３相交流巻線を構成する際の同一相内での相コイル同士の結線数は（Ｎ−１）個となる。
【００６０】
また、各相のＮ本の相コイルを並列に接続した場合には、２in１インバータユニットを各相コイルに軸方向に相対して配置し、同相の相コイルに対して同一のタイミングで電力を供給することになる。そこで、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、３Ｎ個の２in１インバータユニットが（３６０／３Ｎ）度のピッチで周方向に配列される。そして、第１のインバータモジュールと第２のインバータモジュールとにおける２in１インバータユニットは、互いに（６０／Ｎ）度ずれている。この場合、２in１インバータユニットの個数は６Ｎ個となり、第１および第２の３相交流巻線を構成する際の同一相内での相コイル同士の結線数はゼロとなる。
【００６１】
なお、導体線を１本のティース部に集中巻きに巻回して相コイルを構成した比較例では、相コイルは、Ｕ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順に２Ｎ回繰り返して周方向に配列される。そして、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の６Ｎ本の相コイルにより第１の３相交流巻線が構成され、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の６Ｎ本の相コイルにより第２の３相交流巻線が構成される。
【００６２】
この比較例において、同相の２Ｎ本の相コイルを直列に接続した場合には、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、３個の２in１インバータユニットが１２０度のピッチで周方向に配列される。そして、第１のインバータモジュールと第２のインバータモジュールとにおける２in１インバータユニットは、互いに６０度ずれている。この場合、２in１インバータユニットの個数は６個となるが、第１および第２の３相交流巻線を構成する際の同一相内での相コイル同士の結線数は（２Ｎ−１）個となる。このように、本願は、比較例に対して、相コイル同士の結線数を大幅に低減できる。
【００６３】
また、この比較例において、同相の２Ｎ本の相コイルを並列に接続した場合には、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、２in１インバータユニットを各相コイルに軸方向に相対して配置し、同相の相コイルに対して同一のタイミングで電力を供給することになる。そこで、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、６Ｎ個の２in１インバータユニットが（３６０／６Ｎ）度のピッチで周方向に配列される。そして、第１のインバータモジュールと第２のインバータモジュールとにおける２in１インバータユニットは、互いに（３０／Ｎ）度ずれている。この場合、第１および第２の３相交流巻線を構成する際の同一相内での相コイル同士の結線数はゼロとなるが、２in１インバータユニットの個数は１２Ｎ個となる。このように、本願は、比較例に対して、２in１インバータユニットの個数を大幅に低減できる。
【００６４】
つぎに、１２Ｎスロット、（１２ア２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータにおけるステータコイルの巻線構成について説明する。
【００６５】
導体線を連続する２本のティース部に連続して集中巻きに巻回して相コイルを構成する。これにより、相コイルはＵ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順をＮ回繰り返して周方向に配列される。そして、それぞれ、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の３本の相コイルの巻き終わり端部を結線して作製されたＮ本の３相交流巻線と、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の３本の相コイルの巻き終わり端部を結線して作製されたＮ本の３相交流巻線とを形成する。これにより、ステータコイルは、２Ｎ本の３相交流巻線により構成されている。そして、２Ｎ本の３相交流巻線の中性点は、互いに電気的に接続されていない。つまり、２Ｎ本の３相交流巻線の中性点は、互いに電気的に離れている。さらに、２in１インバータユニットが、６Ｎ本の相コイルの巻き始め端部のそれぞれに接続される。
【００６６】
ここで、ステータコイルを構成する２Ｎ本の３相交流巻線は、それぞれ、極数をａ、スロット数をｂ、ａとｂとの最大公約数をｃとしたとき、ａ／ｃ極、ｂ／ｃスロットの単位で相コイルをＹ結線して作製されている。つまり、（１２ア２）Ｎ極、１２Ｎスロットの３相モータであるので、各３相交流巻線は、（６ア１）極６スロットの単位で相コイルをＹ結線して作製されている。
【００６７】
各３相交流巻線の中性点が互いに電気的に接続されている場合、相コイルの抵抗のバラツキやインバータ素子の特性のバラツキなどにより、同相間で循環電流が発生する恐れがある。本構成では、２Ｎ本の３相交流巻線の中性点が互いに電気的に離れているので、そのような循環電流は発生しない。
各３相交流巻線の中性点が互いに電気的に接続されている場合、地絡故障や短絡故障などにより１つの３相交流巻線の相コイルに通電できない状態となると、モータが動作できなくなる。本構成では、２Ｎ本の３相交流巻線の中性点が互いに電気的に離れているので、１つの３相交流巻線の相コイルの不具合が他の３相交流巻線の相コイルに影響することがなく、モータの動作が可能となる。
【００６８】
本構成では、磁束が６スロット単位で閉じているので、６スロット単位で作製した２Ｎ（＝１２Ｎ／６）個の分割ステータを連結してステータを組立てることができ、モータの作製が容易となる。例えば、つぎの３つの方法によりステータを製造できる。
【００６９】
第１の製造方法では、まず、例えば磁性鋼板から打ち抜かれたコア片を所定枚積層し、環状のステータコアを２Ｎ等分した形状の分割ステータコアを作製する。ついで、分割ステータコアの連続する２本のティース部のそれぞれに相コイルを巻装して分割ステータを２Ｎ個作製する。ついで、２Ｎ個の分割ステータの分割ステータコアを連結して環状のステータコアを作製する。そして、円環状の結線板を用いて、相コイルの中性点を結線して、ステータを作製する。
【００７０】
第２の製造方法では、まず、例えば磁性鋼板から打ち抜かれたコア片を所定枚積層し、直方体のステータコアを２Ｎ等分した形状の分割ステータコアを作製する。ついで、分割ステータコアの連続する２本のティース部のそれぞれに相コイルを巻装して分割ステータを２Ｎ個作製する。ついで、２Ｎ個の分割ステータの分割ステータコアを連結して直方体のステータコアを作製する。ついで、直方体のステータコアを環状に曲げ、先端部を突き合わせて溶接して環状のステータコアを作製する。そして、円環状の結線板を用いて、相コイルの中性点を結線して、ステータを作製する。なお、直方体のステータコアとは、環状のステータコアを軸心を含む平面で切った箇所から切り開いて一平面に伸ばしたものである。
【００７１】
第３の製造方法では、まず、例えば磁性鋼板から打ち抜かれたコア片を所定枚積層し、環状のステータコアを２Ｎ等分した形状の分割ステータコアを作製する。ついで、分割ステータコアの連続する２本のティース部のそれぞれに相コイルを巻装して分割ステータを２Ｎ個作製する。ついで、６スロット分に対応するように作製した円弧形の分割結線板を用いて、分割ステータの相コイルの中性点を結線する。そして、相コイルの中性点が結線された２Ｎ個の分割ステータの分割ステータコアを連結して環状のステータを作製する。
【００７２】
本構成では、電気回路が６スロット単位で閉じているので、第３の製造方法で説明したように、６スロット分に対応するように作製した２Ｎ（＝１２Ｎ／６）個の円弧形の分割結線板を用いて、分割ステータコアに巻装されている相コイルを結線することができる。このため、１枚の円環状の結線板を用いる場合に比べ、基板の材料取りが向上する。
なお、第１および第２の製造方法では、環状のステータコアを作製した後、円環状の結線板を用いて相コイルを結線するものとしているが、円環状の結線板に代えて分割結線板を用いて相コイルを結線してもよい。
【００７３】
つぎに、第３の製造方法について図１１を用いて具体的に説明する。図１１はこの発明のインバータ一体型駆動モジュールに適用される２４スロット・２０極の３相モータのステータの製造方法を説明する斜視図である。
【００７４】
まず、図１１の（ａ）に示されるように、磁性鋼板から打ち抜かれたコア片を所定枚積層して分割ステータコア７２を作製する。この分割ステータコア７２は、２４個のティース部７３を有する円環状のステータコア７１を周方向に４等分割した円弧状の形状に作製されている。ついで、相コイル４７を分割ステータコア７２の各ティース部７３に装着する。相コイル４７は、１本の導体線を、一方向に所定回巻回して第１巻回部４７ａを作製し、引き続いて他方向に所定回巻回して第２巻回部４７ｂを作製して構成された集中巻きコイルである。そして、第１巻回部４７ａと第２巻回部４７ｂが、隣り合うティース部７３のそれぞれに装着される。なお、相コイル４７の巻き初め端部が第１巻回部４７ａから延出して口出し線４８を構成し、巻き終わり端部が第２巻回部４７ｂから延出して中性点引出線４９を構成する。
【００７５】
ついで、各ティース部７３の先端を内径側から押圧して、ティース部７３の先端を周方向両側に延出するように塑性変形させ、図１１の（ｂ）に示されるように、分割ステータ７０Ａを作製する。これにより、フランジ部７４がティース部７３の先端から周方向両側に延在し、相コイル４７の第１巻回部４７ａおよび第２巻回部４７ｂのティース部７３からの抜けが阻止される。また、分割ステータ７０Ａは、円弧形状の分割ステータコア７２と、それぞれ隣り合う２つのティース部７３に巻装されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相コイル４７を有する。
【００７６】
ついで、図１１の（ｂ）に示されるように、分割結線板７５を用いてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相コイル４７の中性点引出線４９を結線し、１本の３相交流巻線が形成される。分割結線板７５は、円環状の結線板を周方向に４等分割した円弧形の形状を有し、中性点引出線４９に対応する３つのスルーホール７６と、スルーホール７６を電気的に接続する配線７７とを絶縁性基板に形成して構成されている。そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相コイル４７の中性点引出線４９がスルーホール７６に挿入され、配線７７に半田接合される。これにより、分割ステータコア７２に巻装されている３相の相コイル４７がＹ結線されて、３相交流巻線が構成される。
【００７７】
ついで、分割ステータコア７２の端面同士を当接させて溶接等により接合し、４つの分割ステータコア７２を連結、一体化し、円環状のステータコア７１が作製される。これにより、図１１の（ｃ）に示されるように、３相交流巻線が分割ステータコア７２のそれぞれに巻装されてなるステータ７０が作製される。
【００７８】
ここでは、各３相交流巻線が相コイルをＹ結線した星形結線コイルに構成されているものとしているが、各３相交流巻線が相コイルをΔ結線した環状結線コイルに構成されてもよい。この場合、１つの３相交流巻線が地絡故障や短絡故障などにより壊れても、モータの動作が可能となる。
また、各ティースに巻回されたコイル間に抵抗差がある場合や、各インバータの通電タイミングがずれた場合には、同相のコイルを並列接続していると、同相のコイル間に循環電流が発生し、銅損が大きくなるが、中性点が互いに電気的に離れている場合には、そのようなことは発生しない。
【００７９】
また、各３相交流巻線の中性点が互いに電気的に離れているものとしているが、各３相交流巻線の中性点を電気的に接続してもよい。この場合、磁束が６スロット単位で閉じているので、モータの作製が容易となる。
また、１２Ｎスロット、（１２ア２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータについて説明しているが、本構成は、１２Ｎスロット、（１２ア２）Ｎ極のアウターロータ型の３相モータにも適用できる。
さらに、ロータとインバータモジュールとの間に軸受があるようなモータでは、軸受保持部材が存在する。一般に、分割結線板がある場合には、モータの軸長が長くなるが、分割結線板の一部、若しくは全部を軸受保持部材に埋め込むことによって、軸受保持部材を分断することなく軸長の増加を抑えることができる。
【００８０】
実施の形態５．
図１２はこの発明の実施の形態５に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるモータの構成を説明する模式図である。
【００８１】
図１２において、モータ６０は、例えば、鉄などの磁性鋼板を積層して円柱状に作製され、その軸心位置に挿通されたシャフト１５に固着されたロータ６１と、ロータ６１の外周面に固着された永久磁石１９と、円筒状に作製されたステータヨーク部６４、およびそれぞれステータヨーク部６４の内周面から径方向内方に突設され、周方向に等角ピッチで配列されたティース部６５を有する円環状のステータコア６３、およびティース部６５に巻回されたステータコイル６６を有するステータ６２と、を備えている。
【００８２】
１６個の永久磁石１９が、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように周方向に等角ピッチに配列されてロータ６１の外周面に固着されている。
【００８３】
ステータコア６３は、例えば磁性鋼板を積層して作製され、１８本のティース部６５がステータヨーク部６４の内周面に突設されている。そして、ステータコイル６６は、６本の相コイル６７から構成されている。各相コイル６７は、１本の導体線を１つのティース部６５に所定回巻回し、ついで周方向に隣接する次のティース部６５に逆向きに所定回巻回し、さらに周方向に隣接する次のティース部６５に逆向きに所定回巻回して構成される。つまり、各相コイル６７は、１本の導体線を周方向に隣接する３本のティース部４５に、連続して巻回して構成される集中巻きコイルである。そこで、６本の相コイル６７が、Ｕ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順に周方向に並んで、ステータコア６３に巻装される。
【００８４】
そして、図示していないが、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の３本の相コイル６７の巻き終わり端部同士を結線して、星形結線コイルに構成された第１の３相交流巻線が作製され、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の３本の相コイル６７の巻き終わり端部同士を結線して、星形結線コイルに構成された第２の３相交流巻線が作製される。
【００８５】
モータ６０は、ロータ６１がシャフト１５をハウジング(図示せず)に軸支されて回転自在に配設され、ステータ６２が、ハウジングに固着されて、ロータ６１を囲繞するように、かつシャフト１５と同軸に配設されて、１６極、１８スロットのインナーロータ型の３相モータに構成されている。
【００８６】
この実施の形態５によるインバータ一体型駆動モジュールは、モータ４０に代えてモータ６０を用いている点を除いて、上記実施の形態４と同様に構成されている。
そこで、第１正極給電板２ａと第１負極給電板３ａとが配線３１ａを介して外部の電源３０ａに接続され、３個の２in１インバータユニット５の正極入力端子１０が第１正極給電板２ａに接続され、負極入力端子１１が第１負極給電板３ａに接続される。また、３個の２in１インバータユニット５の交流出力端子１２のそれぞれが、３本の相コイル６７の巻き始め端部のそれぞれに接続される。さらに、第１の平滑コンデンサ３２ａが第１のインバータモジュール５０Ａの入力側に並列に接続されている。
【００８７】
さらに、第２正極給電板２ｂと第２負極給電板３ｂとが配線３１ｂを介して外部の電源３０ｂに接続され、３個の２in１インバータユニット５の正極入力端子１０が第２正極給電板２ｂに接続され、負極入力端子１１が第２負極給電板３ｂに接続される。また、３個の２in１インバータユニット５の交流出力端子１２のそれぞれが、３本の相コイル６７の巻き始め端部のそれぞれに接続される。さらに、第２の平滑コンデンサ３２ｂが第２のインバータモジュール５０Ｂの入力側に並列に接続されている。
【００８８】
したがって、この実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様の効果を奏する。
【００８９】
なお、上記実施の形態５では、２つの電源から第１および第２のインバータモジュールのそれぞれに独立して電力を供給するものとしているが、１つの電源から第１および第２のインバータモジュールのそれぞれに電力を供給してもよい。
また、上記実施の形態５では、ステータコイルの２つの３相交流巻線がそれぞれ３つの相コイルをＹ結線（交流結線）してなる星形結線コイルに構成されているものとしているが、ステータコイルの２つの３相交流巻線はそれぞれ３つの相コイルをΔ結線（交流結線）してなる環状結線コイルに構成されてもよい。この場合、中性点結線がないので、第１および第２のインバータモジュールとモータとの接続／切り離しが容易となる。そこで、第１および第２のインバータモジュールやモータが故障した場合、第１および第２のインバータモジュールやモータを簡易に交換できる。
【００９０】
また、上記実施の形態５では、１６極１８スロットのインナーロータ型の３相モータを用いるものとしているが、モータは１６極１８スロットのインナーロータ型の３相モータに限定されるものではなく、極数が１６Ｎ、スロット数が１８Ｎ、又は極数が２０Ｎ、スロット数が１８Ｎ（但し、Ｎは正の整数）のインナーロータ型の３相モータであればよい。
【００９１】
ここで、１８Ｎスロット、（１８ア２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータの軸方向両側に配設される第１および第２のインバータモジュールにおけるインバータユニットの配置について説明する。
【００９２】
導体線を連続する３本のティース部に連続して集中巻きに巻回して相コイルを構成する。相コイルはＵ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順をＮ回繰り返して周方向に配列される。そして、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の３Ｎ本の相コイルにより第１の３相交流巻線を構成し、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の３Ｎ本の相コイルにより第２の３相交流巻線を構成する。
【００９３】
ここで、同相のＮ本の相コイルを直列に接続した場合には、上記実施の形態５と同様に、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、３個の２in１インバータユニットが１２０度のピッチで周方向に配列される。そして、第１のインバータモジュールと第２のインバータモジュールとにおける２in１インバータユニットは、互いに６０度ずれている。この場合、２in１インバータユニットの個数は６個となり、第１および第２の３相交流巻線を構成する際の同一相内での相コイル同士の結線数は（Ｎ−１）個となる。
【００９４】
また、各相のＮ本の相コイルを並列に接続した場合には、２in１インバータユニットを各相コイルに軸方向に相対して配置し、同相の相コイルに対して同一のタイミングで電力を供給することになる。そこで、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、３Ｎ個の２in１インバータユニットが（３６０／３Ｎ）度のピッチで周方向に配列される。そして、第１のインバータモジュールと第２のインバータモジュールとにおける２in１インバータユニットは、互いに（６０／Ｎ）度ずれている。この場合、２in１インバータユニットの個数は６Ｎ個となり、第１および第２の３相交流巻線を構成する際の同一相内での相コイル同士の結線数はゼロとなる。
【００９５】
なお、導体線を１本のティース部に集中巻きに巻回して相コイルを構成した比較例では、相コイルは、Ｕ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順に３Ｎ回繰り返して周方向に配列される。そして、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の９Ｎ本の相コイルにより第１の３相交流巻線が構成され、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の９Ｎ本の相コイルにより第２の３相交流巻線が構成される。
【００９６】
この比較例において、同相の３Ｎ本の相コイルを直列に接続した場合には、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、３個の２in１インバータユニットが１２０度のピッチで周方向に配列される。そして、第１のインバータモジュールと第２のインバータモジュールとにおける２in１インバータユニットは、互いに６０度ずれている。この場合、２in１インバータユニットの個数は６個となるが、第１および第２の３相交流巻線を構成する際の同一相内での相コイル同士の結線数は（３Ｎ−１）個となる。このように、本願は、比較例に対して、相コイル同士の結線数を大幅に低減できる。
【００９７】
また、この比較例において、同相の３Ｎ本の相コイルを並列に接続した場合には、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、２in１インバータユニットを各相コイルに軸方向に相対して配置し、同相の相コイルに対して同一のタイミングで電力を供給することになる。そこで、第１および第２のインバータモジュールのそれぞれは、９Ｎ個の２in１インバータユニットが（３６０／９Ｎ）度のピッチで周方向に配列される。そして、第１のインバータモジュールと第２のインバータモジュールとにおける２in１インバータユニットは、互いに（２０／Ｎ）度ずれている。この場合、第１および第２の３相交流巻線を構成する際の同一相内での相コイル同士の結線数はゼロとなるが、２in１インバータユニットの個数は１８Ｎ個となる。このように、本願では、比較例に対して、２in１インバータユニットの個数を大幅に低減できる。
【００９８】
つぎに、１８Ｎスロット、（１８ア２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータにおけるステータコイルの巻線構成について説明する。
【００９９】
導体線を連続する３本のティース部に連続して集中巻きに巻回して相コイルを構成する。これにより、相コイルはＵ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順をＮ回繰り返して周方向に配列される。そして、それぞれ、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の３本の相コイルの巻き終わり端部を結線して作製されたＮ本の３相交流巻線と、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の３本の相コイルの巻き終わり端部を結線して作製されたＮ本の３相交流巻線とを形成する。これにより、ステータコイルは、２Ｎ本の３相交流巻線により構成されている。そして、２Ｎ本の３相交流巻線の中性点は、互いに電気的に接続されていない。つまり、２Ｎ本の３相交流巻線の中性点は、互いに電気的に離れている。さらに、２in１インバータユニットが、６Ｎ本の相コイルの巻き始め端部のそれぞれに接続される。
【０１００】
ここで、ステータコイルを構成する２Ｎ本の３相交流巻線は、それぞれ、極数をａ、スロット数をｂ、ａとｂとの最大公約数をｃとしたとき、ａ／ｃ極、ｂ／ｃスロットの単位で相コイルをＹ結線して作製されている。つまり、この例では、（１８ア２）Ｎ極、１８Ｎスロットの３相モータであるので、各３相交流巻線は、（９ア１）極９スロットの単位で相コイルをＹ結線して作製されている。
【０１０１】
３相交流巻線の中性点が互いに電気的に接続されている場合、相コイルの抵抗のバラツキやインバータ素子の特性のバラツキなどにより、同相間で循環電流が発生する恐れがある。本構成では、２Ｎ本の３相交流巻線の中性点が互いに電気的に離れているので、そのような循環電流は発生しない。
３相交流巻線の中性点が互いに電気的に接続されている場合、地絡故障や短絡故障などにより１つの３相交流巻線の相コイルに通電できない状態となると、モータが動作できなくなる。本構成では、２Ｎ本の３相交流巻線の中性点が互いに電気的に離れているので、１つの３相交流巻線の相コイルの不具合が他の３相交流巻線の相コイルに影響することがなく、モータの動作が可能となる。
【０１０２】
本構成では、磁束が９スロット単位で閉じているので、９スロット単位で作製した２Ｎ（＝１８Ｎ／９）個の分割ステータを連結してステータを組立てることができ、モータの作製が容易となる。例えば、つぎの３つの方法によりステータを製造できる。
【０１０３】
第１の製造方法では、まず、例えば磁性鋼板から打ち抜かれたコア片を所定枚積層し、環状のステータコアを２Ｎ等分した形状の分割ステータコアを作製する。ついで、分割ステータコアの連続する３本のティース部のそれぞれに相コイルを巻装して分割ステータを２Ｎ個作製する。ついで、２Ｎ個の分割ステータの分割ステータコアを連結して環状のステータコアを作製し、円環状の結線板を用いて相コイルの中性点を結線し、ステータを作製する。
【０１０４】
第２の製造方法では、まず、例えば磁性鋼板から打ち抜かれたコア片を所定枚積層し、直方体のステータコアを２Ｎ等分した形状の分割ステータコアを作製する。ついで、分割ステータコアの連続する３本のティース部のそれぞれに相コイルを巻装して分割ステータを２Ｎ個作製する。ついで、２Ｎ個の分割ステータの分割ステータコアを連結して直方体のステータコアを作製する。ついで、直方体のステータコアを環状に曲げ、先端部を突き合わせて溶接して環状のステータコアを作製し、円環状の結線板を用いて相コイルの中性点を結線し、ステータを作製する。なお、直方体のステータコアとは、環状のステータコアを軸心を含む平面で切った箇所から切り開いて一平面に伸ばしたものである。
【０１０５】
第３の製造方法では、まず、例えば磁性鋼板から打ち抜かれたコア片を所定枚積層し、環状のステータコアを２Ｎ等分した形状の分割ステータコアを作製する。ついで、分割ステータコアの連続する３本のティース部のそれぞれに相コイルを巻装して分割ステータを２Ｎ個作製する。ついで、９スロット分に対応するように作製した円弧形の分割結線板を用いて、分割ステータの相コイルの中性点を結線する。そして、相コイルの中性点が結線された２Ｎ個の分割ステータの分割ステータコアを連結して環状のステータを作製する。
【０１０６】
本構成では、電気回路が９スロット単位で閉じているので、第３の製造方法で説明したように、９スロット分に対応するように作製した２Ｎ（＝１８Ｎ／９）個の円弧形の分割結線板を用いて、分割ステータに巻装されている相コイルを結線することができる。このため、１枚の円環状の結線板を用いる場合に比べ、基板の材料取りが向上する。
なお、第１および第２の製造方法では、環状のステータコアを作製した後、円環状の結線板を用いて相コイルを結線するものとしているが、円環状の結線板に代えて分割結線板を用いて相コイルを結線してもよい。
【０１０７】
ここでは、各３相交流巻線が相コイルをＹ結線した星形結線コイルに構成されているものとしているが、各３相交流巻線が相コイルをΔ結線した環状結線コイルに構成されてもよい。この場合、１つの３相交流巻線が地絡故障や短絡故障などにより壊れても、モータの動作が可能となる。
また、各ティースに巻回されたコイル間に抵抗差がある場合や、各インバータの通電タイミングがずれた場合には、同相のコイルを並列接続していると、同相のコイル間に循環電流が発生し、銅損が大きくなるが、中性点が互いに電気的に離れている場合には、そのようなことは発生しない。
【０１０８】
また、各３相交流巻線の中性点が互いに電気的に離れているものとしているが、各３相交流巻線の中性点を電気的に接続してもよい。この場合、磁束が９スロット単位で閉じているので、モータの作製が容易となる。
また、１８Ｎスロット、（１８ア２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータについて説明しているが、本構成は、１８Ｎスロット、（１８ア２）Ｎ極のアウターロータ型の３相モータにも適用できる。
さらに、ロータとインバータモジュールとの間に軸受があるようなモータでは、軸受保持部材が存在する。一般に、分割結線板がある場合には、モータの軸長が長くなるが、分割結線板の一部、若しくは全部を軸受保持部材に埋め込むことによって、軸受保持部材を分断することなく軸長の増加を抑えることができる。
【０１０９】
なお、上記各実施の形態では、インバータユニットが上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子とを直列に接続して構成されているものとしているが、さらに誘導負荷であるモータに還流電流を供給するダイオードを上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子とのそれぞれに並列接続させてもよい。
また、上記各実施の形態では、インバータユニットが１個の上アームスイッチング素子と１個の下アームスイッチング素子とから構成されているものとしているが、インバータユニットは、並列に接続された複数個の上アームスイッチング素子と並列に接続された複数個の下アームスイッチング素子とから構成されてもよい。
【図１】
2011093202.tif 000003
【図２】
2011093202.tif 000004
【図３】
2011093202.tif 000005
【図４】
2011093202.tif 000006
【図５】
2011093202.tif 000007
【図６】
2011093202.tif 000008
【図７】
2011093202.tif 000009
【図８】
2011093202.tif 000010
【図９】
2011093202.tif 000011
【図１０】
2011093202.tif 000012
【図１１】
2011093202.tif 000013
【図１２】
2011093202.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月1日(2012.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明によるインバータ一体型駆動モジュールは、Ｍ相（但し、Ｍは３以上の整数）の相コイルからなるステータコイルが円環状のステータコアに巻装されてなるステータ、およびＮ極とＳ極とが交互に周方向に配列された磁極を有するロータから構成されるモータと、それぞれ、正極側入力端子、負極側入力端子、正極側が該正極側入力端子に接続された上アームスイッチング素子、負極側が該負極側入力端子に接続された下アームスイッチング素子、および該上アームスイッチング素子の負極側と下アームスイッチング素子の正極側とに接続された交流出力端子を備えた複数のインバータユニットを有するインバータモジュールと、を備えている。そして、上記Ｍ相の相コイルのそれぞれは、周方向に連続するＬ本（但し、Ｌは２以上の整数）のティース部に導体線を連続して集中巻きに巻回した集中巻きコイルに構成され、上記インバータモジュールは、上記複数のインバータユニットのそれぞれが上記Ｍ相の相コイルのそれぞれに軸方向に相対するように上記モータに近接して配設され、上記複数のインバータユニットに電力を供給する平行平板電極が、円環状に構成され、上記インバータモジュールの上記モータと反対側に、該インバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、平滑コンデンサが、上記インバータモジュールの入力側に並列に接続され、上記モータと上記インバータモジュールとが、上記複数のインバータユニットのそれぞれの上記交流出力端子を、当該インバータユニットと軸方向に相対する上記相コイルの口出し線に結線して、電気的に接続されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図５において、ステータコイル２６がそれぞれΔ結線された第１の３相交流巻線２６Ａと第２の３相交流巻線２６Ｂとにより構成されている。つまり、第１の３相交流巻線２６Ａは、Ｕ１相の相コイル２５の巻き終わり端部をＶ１相の相コイル２５の巻き始め端部に結線し、Ｖ１相の相コイル２５の巻き終わり端部をＷ１相の相コイル２５の巻き始め端部に結線し、Ｗ１相の相コイル２５の巻き終わり端部をＵ１相の巻き始め端部に結線して、環状結線コイルに構成されている。同様に、第２の３相交流巻線２６Ｂは、Ｕ２相の相コイル２５の巻き終わり端部をＶ２相の相コイル２５の巻き始め端部に結線し、Ｖ２相の相コイル２５の巻き終わり端部をＷ２相の相コイル２５の巻き始め端部に結線し、Ｗ２相の相コイル２５の巻き終わり端部をＵ２相の巻き始め端部に結線して、環状結線コイルに構成されている。
なお、この実施の形態２は、モータ１４に代えて、ステータコイル２６が巻装されたモータ１４Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図６において、第１の３相交流巻線を構成するＵ１相、Ｖ１相およびＷ１相の相コイル２５の巻き終わり側により構成される中性点引出線２７がステータ２０の軸方向一端側に引き出され、さらに、第２の３相交流巻線を構成するＵ２相、Ｖ２相およびＷ２相の相コイル２５の巻き終わり側により構成される中性点引出線２７がステータコア２１の軸方向一端側に引き出され、ステータ２０の軸方向一端側に配設された導電材料からなる環状の連結体２９に半田などにより接合されている。また、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相、およびＷ２相の相コイル２５の巻き始め側により構成される口出し線２８がステータ２０の軸方向他端側に引き出され、それぞれインバータユニット５の交流出力端子１２に半田などにより接合されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
ここで、１２Ｎスロット、（１２±２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータの軸方向両側に配設される第１および第２のインバータモジュールにおけるインバータユニットの配置について説明する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
つぎに、１２Ｎスロット、（１２±２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータにおけるステータコイルの巻線構成について説明する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
ここで、ステータコイルを構成する２Ｎ本の３相交流巻線は、それぞれ、極数をａ、スロット数をｂ、ａとｂとの最大公約数をｃとしたとき、ａ／ｃ極、ｂ／ｃスロットの単位で相コイルをＹ結線して作製されている。つまり、（１２±２）Ｎ極、１２Ｎスロットの３相モータであるので、各３相交流巻線は、（６±１）極６スロットの単位で相コイルをＹ結線して作製されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
まず、図１１の（ａ）に示されるように、磁性鋼板から打ち抜かれたコア片を所定枚積層して分割ステータコア７２を作製する。この分割ステータコア７２は、２４個のティース部７３を有する円環状のステータコア７１を周方向に４等分割した円弧状の形状に作製されている。ついで、相コイル４７を分割ステータコア７２の各ティース部７３に装着する。相コイル４７は、１本の導体線を、一方向に所定回巻回して第１巻回部４７ａを作製し、引き続いて他方向に所定回巻回して第２巻回部４７ｂを作製して構成された集中巻きコイルである。そして、第１巻回部４７ａと第２巻回部４７ｂが、隣り合うティース部７３のそれぞれに装着される。なお、相コイル４７の巻き始め端部が第１巻回部４７ａから延出して口出し線４８を構成し、巻き終わり端部が第２巻回部４７ｂから延出して中性点引出線４９を構成する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
また、各３相交流巻線の中性点が互いに電気的に離れているものとしているが、各３相交流巻線の中性点を電気的に接続してもよい。この場合、磁束が６スロット単位で閉じているので、モータの作製が容易となる。
また、１２Ｎスロット、（１２±２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータについて説明しているが、本構成は、１２Ｎスロット、（１２±２）Ｎ極のアウターロータ型の３相モータにも適用できる。
さらに、ロータとインバータモジュールとの間に軸受があるようなモータでは、軸受保持部材が存在する。一般に、分割結線板がある場合には、モータの軸長が長くなるが、分割結線板の一部、若しくは全部を軸受保持部材に埋め込むことによって、軸受保持部材を分断することなく軸長の増加を抑えることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
ステータコア６３は、例えば磁性鋼板を積層して作製され、１８本のティース部６５がステータヨーク部６４の内周面に突設されている。そして、ステータコイル６６は、６本の相コイル６７から構成されている。各相コイル６７は、１本の導体線を１つのティース部６５に所定回巻回し、ついで周方向に隣接する次のティース部６５に逆向きに所定回巻回し、さらに周方向に隣接する次のティース部６５に逆向きに所定回巻回して構成される。つまり、各相コイル６７は、１本の導体線を周方向に隣接する３本のティース部６５に、連続して巻回して構成される集中巻きコイルである。そこで、６本の相コイル６７が、Ｕ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｗ２相の順に周方向に並んで、ステータコア６３に巻装される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
ここで、１８Ｎスロット、（１８±２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータの軸方向両側に配設される第１および第２のインバータモジュールにおけるインバータユニットの配置について説明する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
つぎに、１８Ｎスロット、（１８±２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータにおけるステータコイルの巻線構成について説明する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
ここで、ステータコイルを構成する２Ｎ本の３相交流巻線は、それぞれ、極数をａ、スロット数をｂ、ａとｂとの最大公約数をｃとしたとき、ａ／ｃ極、ｂ／ｃスロットの単位で相コイルをＹ結線して作製されている。つまり、この例では、（１８±２）Ｎ極、１８Ｎスロットの３相モータであるので、各３相交流巻線は、（９±１）極９スロットの単位で相コイルをＹ結線して作製されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
また、各３相交流巻線の中性点が互いに電気的に離れているものとしているが、各３相交流巻線の中性点を電気的に接続してもよい。この場合、磁束が９スロット単位で閉じているので、モータの作製が容易となる。
また、１８Ｎスロット、（１８±２）Ｎ極のインナーロータ型の３相モータについて説明しているが、本構成は、１８Ｎスロット、（１８±２）Ｎ極のアウターロータ型の３相モータにも適用できる。
さらに、ロータとインバータモジュールとの間に軸受があるようなモータでは、軸受保持部材が存在する。一般に、分割結線板がある場合には、モータの軸長が長くなるが、分割結線板の一部、若しくは全部を軸受保持部材に埋め込むことによって、軸受保持部材を分断することなく軸長の増加を抑えることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ相（但し、Ｍは３以上の整数）の相コイルからなるステータコイルが円環状のステータコアに巻装されてなるステータ、およびＮ極とＳ極とが交互に周方向に配列された磁極を有するロータから構成されるモータと、
それぞれ、正極側入力端子、負極側入力端子、正極側が該正極側入力端子に接続された上アームスイッチング素子、負極側が該負極側入力端子に接続された下アームスイッチング素子、および該上アームスイッチング素子の負極側と下アームスイッチング素子の正極側とに接続された交流出力端子を備えた複数のインバータユニットを有するインバータモジュールと、を備えたインバータ一体型駆動モジュールにおいて、
上記Ｍ相の相コイルのそれぞれは、周方向に連続するＬ本（但し、Ｌは２以上の整数）のティース部に導体線を連続して集中巻きに巻回した集中巻きコイルに構成され、
上記インバータモジュールは、上記複数のインバータユニットのそれぞれが上記Ｍ相の相コイルのそれぞれに軸方向に相対するように上記モータに近接して配設され、
上記複数のインバータユニットに電力を供給する平行平板電極が、円環状に構成され、上記インバータモジュールの上記モータと反対側に、該インバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、
平滑コンデンサが、上記インバータモジュールの入力側に並列に接続され、
上記モータと上記インバータモジュールとが、上記複数のインバータユニットのそれぞれの上記交流出力端子を、当該インバータユニットと軸方向に相対する上記相コイルの口出し線に結線して、電気的に接続されていることを特徴とするインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項２】
上記インバータモジュールは、上記モータの軸方向他側に配設され、
上記ステータコイルは、上記Ｍ相の相コイルの一端を上記ステータの軸方向一側に延出させて互いに結線して星型結線コイルに構成され、該Ｍ相の相コイルの他端を上記ステータの軸方向他側に延出させて上記口出し線を構成していることを特徴とする請求項１記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項３】
上記ステータコイルは、上記相コイルの一端を他の上記相コイルの他端に結線して、上記Ｍ相の相コイルを環状に連結した環状結線コイルに構成され、上記相コイルの一端と他の上記相コイルの他端との結線部が上記口出し線を構成していることを特徴とする請求項１記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項４】
上記モータは、１２Ｎスロット、（１２±２）Ｎ極（但し、Ｎは１以上の整数）のインナーロータ型の３相モータであり、
上記Ｍ相の相コイルは、それぞれ導体線を周方向に連続する２本のティース部に連続して集中巻きに巻回して作製された６Ｎ本の集中巻きコイルにより構成され、
上記ステータコイルは、同一相のＮ本の上記集中巻きコイルを並列に接続する３組の第１相コイル群を交流結線して作製された第１の３相交流巻線と、同一相のＮ本の上記集中巻きコイルを並列に接続する３組の第２相コイル群を交流結線して作製された第２の３相交流巻線と、により構成され、
上記インバータモジュールは、３Ｎ個の上記インバータユニットを有し、該インバータユニットを上記３組の第１相コイル群を構成する上記集中巻きコイルのそれぞれに軸方向に相対するように、上記モータの軸方向他側に配設され、該インバータユニットの上記交流出力端子を軸方向に相対する上記集中巻きコイルに結線されている第１のインバータモジュールと、３Ｎ個の上記インバータユニットを有し、該インバータユニットを上記３組の第２相コイル群を構成する上記集中巻きコイルのそれぞれに軸方向に相対するように、上記モータの軸方向一側に配設され、該インバータユニットの上記交流出力端子を軸方向に相対する上記集中巻きコイルに結線されている第２のインバータモジュールと、により構成され、
上記平行平板電極は、上記第１のインバータモジュールの上記モータと反対側に、該第１のインバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、該第１のインバータモジュールの上記３Ｎ個のインバータユニットに電力を供給する第１の平行平板電極と、上記第２のインバータモジュールの上記モータと反対側に、該第２のインバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、該第２のインバータモジュールの上記３Ｎ個のインバータユニットに電力を供給する第２の平行平板電極と、により構成され、
上記平滑コンデンサが、上記第１のインバータモジュールの入力側に並列に接続された第１の平滑コンデンサと、上記第２のインバータモジュールの入力側に並列に接続された第２の平滑コンデンサと、を備えていることを特徴とする請求項１記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項５】
上記モータは、１８Ｎスロット、（１８±２）Ｎ極（但し、Ｎは１以上の整数）のインナーロータ型の３相モータであり、
上記Ｍ相の相コイルは、それぞれ導体線を周方向に連続する３本のティース部に連続して集中巻きに巻回して作製された６Ｎ本の集中巻きコイルにより構成され、
上記ステータコイルは、同一相のＮ本の上記集中巻きコイルを並列に接続する３組の第１相コイル群を交流結線して作製された第１の３相交流巻線と、同一相のＮ本の上記集中巻きコイルを並列に接続する３組の第２相コイル群を交流結線して作製された第２の３相交流巻線と、により構成され、
上記インバータモジュールは、３Ｎ個の上記インバータユニットを有し、該インバータユニットを上記３組の第１相コイル群を構成する上記集中巻きコイルのそれぞれに軸方向に相対するように、上記モータの軸方向他側に配設され、該インバータユニットの上記交流出力端子を軸方向に相対する上記集中巻きコイルに結線されている第１のインバータモジュールと、３Ｎ個の上記インバータユニットを有し、該インバータユニットを上記３組の第２相コイル群を構成する上記集中巻きコイルのそれぞれに軸方向に相対するように、上記モータの軸方向一側に配設され、該インバータユニットの上記交流出力端子を軸方向に相対する上記集中巻きコイルに結線されている第２のインバータモジュールと、により構成され、
上記平行平板電極は、上記第１のインバータモジュールの上記モータと反対側に、該第１のインバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、該第１のインバータモジュールの上記３Ｎ個のインバータユニットに電力を供給する第１の平行平板電極と、上記第２のインバータモジュールの上記モータと反対側に、該第２のインバータモジュールと軸方向に相対し、かつ近接して配設され、該第２のインバータモジュールの上記３Ｎ個のインバータユニットに電力を供給する第２の平行平板電極と、により構成され
上記平滑コンデンサが、上記第１のインバータモジュールの入力側に並列に接続された第１の平滑コンデンサと、上記第２のインバータモジュールの入力側に並列に接続された第２の平滑コンデンサと、を備えていることを特徴とする請求項１記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項６】
上記第１のインバータモジュールは、３Ｎ個の上記インバータユニットが同一円周上に等角ピッチで配列され、上記第２のインバータモジュールは、３Ｎ個の上記インバータユニットが、上記第１のインバータモジュールの上記インバータユニットに対して、それぞれ周方向に（６０／Ｎ）度シフトして、同一円周上に等角ピッチで配列されていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項７】
上記モータは、１２Ｎスロット、（１２±２）Ｎ極（但し、Ｎは１以上の整数）の３相モータであり、
上記Ｍ相の相コイルは、それぞれ導体線を周方向に連続する２本のティース部に連続して集中巻きに巻回して作製された６Ｎ本の集中巻きコイルにより構成され、
上記ステータコイルは、（６±１）極６スロット単位で、上記集中巻きコイルを交流結線して作製された複数の３相交流巻線から構成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項８】
上記モータは、１８Ｎスロット、（１８±２）Ｎ極（但し、Ｎは１以上の整数）の３相モータであり、
上記Ｍ相の相コイルは、それぞれ導体線を周方向に連続する３本のティース部に連続して集中巻きに巻回して作製された６Ｎ本の集中巻きコイルにより構成され、
上記ステータコイルは、（９±１）極９スロット単位で、上記集中巻きコイルを交流結線して作製された複数の３相交流巻線から構成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のインバータ一体型駆動モジュールの製造方法であって、
Ｍ×Ｌ個のスロットを有する分割ステータコアを作製し、上記Ｍ相の相コイルを上記分割ステータコアに巻装し、上記分割ステータコア毎に、結線板を用いて上記分割ステータコアに巻装された上記Ｍ相の相コイルの中性点引出線を結線し、その後、上記Ｍ相の相コイルの中性点引出線が結線された上記分割ステータコアを連結して一体化する上記ステータの作製工程を有することを特徴とするインバータ一体型駆動モジュールの製造方法。
【請求項１０】
上記分割ステータコアは、上記ステータコアを周方向に｛ステータコアのスロット総数／（Ｍ×Ｌ）｝等分割した円弧形形状に作製されていることを特徴とする請求項９記載のインバータ一体型駆動モジュールの製造方法。
【国際調査報告】
2011093202.tif 000015
2011093202.tif 000016
2011093202.tif 000017
2011093202.tif 000018